申请/专利权人：西安交通大学

申请日：2020-11-24

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN112417732B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14;G06F119/02;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2021.03.16#实质审查的生效;2021.02.26#公开

摘要：一种安全高效的塔式太阳能热电站定日镜混合瞄准方法，结合了定日镜赤道瞄准策略和现有太阳能热电站定日镜多点瞄准策略各自的优点，其中赤道瞄准策略用于提升吸热器吸收能量，多点瞄准用于保证吸热器不发生应力失效。通过上述两种瞄准策略的有机结合，本发明可充分发挥吸热器中各吸热管排抵抗热应力失效的能力，在不增加任何额外设备的前提下，可在确保吸热器不发生应力失效的同时，有效提高吸热器吸收能量，从而提升塔式太阳能热电站的系统效率。

主权项：1.一种安全高效的塔式太阳能热电站定日镜混合瞄准方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：以吸热塔为中心，沿周向将定日镜场划分若干区域，区域的数目等于吸热器的吸热管排数，每个吸热管排都有一个定日镜区域与之对应；步骤2：以赤道瞄准策略为初始瞄准策略，每个吸热管排所对应的定日镜场区域内的定日镜均瞄准吸热器的赤道位置，赤道位置是吸热器外接圆柱面的中心圆位置；步骤3：采用蒙特卡罗光线追踪法模拟光子在定日镜场和吸热器内的传播过程，计算获得吸热器表面的热流密度分布： 式中，q为热流密度；e为每个光子携带的能量；n是网格单元吸收的光子数目；A是该网格单元的面积；步骤4：采用有限容积法，以步骤3获得的吸热器热流密度分布为热边界条件，计算获得吸热器的温度分布，吸热器由吸热管排组成，而吸热管排由吸热管组成，计算完成后，即可得到吸热器各吸热管排中温度梯度最大值所在的吸热管位置，给出该吸热管最高温度所对应的许用应力[σ]；步骤5：采用有限元法，计算各吸热管排中温度梯度最大值所在的吸热管的热应力分布，得到各吸热管的最大等效热应力σeq,max，等效应力的计算方法如下： 式中，σeq为Von-Mises等效应力；σr,σθ和σz分别为吸热管径向、切向和轴向热应力；步骤6：通过比较各吸热管排最大等效热应力σeq,max和许用应力[σ]的大小来判断各管排是否有应力失效的风险：如果σeq,max[σ]，说明该吸热管排有应力失效的风险，此时，将该吸热管排对应的定日镜区域的瞄准策略由赤道瞄准策略转为多点瞄准策略，并返回步骤3；如果σeq,max≤[σ]，说明该吸热管排处于安全状态，没有发生应力失效的风险，此时的定日镜瞄准策略即最终的瞄准策略；其中，所述步骤4中有限容积法求解吸热器温度分布借助商业CFD软件包FLUENT实现，或通过自编程的方法实现；当采用FLUENT计算时，在步骤3中获得热流密度分布通过用户自定义方程导入至有限容积法模型，湍流模型采用标准的k-ε模型，其流动换热控制方程为： 式中，ρ,cp,T分别是吸热管固体或传热流体的密度，比热和温度；x是三维坐标系的坐标方向；u,p,μ分别是传热流体的速度，压力和动力黏性系数；δij是单位二阶张量的分量，当i＝j时其值为1，否则为0；是雷诺应力；k,ε,μt分别为传热流体的湍流脉动能，耗散率和湍流黏性系数；σk,σε分别是湍流脉动能和耗散率的湍流普朗特数；Pr,Prt分比为传热流体的普朗特数和湍流普朗特数；ST为热源；I为辐射强度；是位置向量；是方向向量；下标i,j,k,l为求和约定指标；当采用自编程时，吸热管外表面的网格划分在步骤3和步骤4中保持一致，步骤3获得的网格热流密度分布直接赋值给步骤4中的网格。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西安交通大学 一种安全高效的塔式太阳能热电站定日镜混合瞄准方法

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